基于CBCT 的宮頸癌放療擺位誤差及不同配準方式分析

許新明，張 超，王 陶，張 坤，牛書雷，高靈靈，李 騰，楊 健

（滄州市人民醫院放療中心，河北 滄州 061000）

放射治療是宮頸癌的主要治療方法之一，宮頸癌的常規放療毒副反應較大，包括骨髓抑制、放射性直腸炎、放射性膀胱炎等[1]，圖像引導放射治療（image-guided radiotherapy，IGRT）可較好地糾正擺位誤差，從而降低放射性毒副反應的發生[2]。IGRT 的圖像配準方式包括骨性配準、灰度配準、銀夾配準、手動配準等。宮頸癌的圖像配準方式主要是前兩種，而各放療中心選擇配準方式不盡相同[3，4]。本研究通過采集13 例宮頸癌術后患者放療期間的錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）數據，對擺位誤差進行統計分析，進一步探討不同配準方式的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年4 月～12 月滄州市人民醫院放療中心收治的13 例宮頸癌術后放療患者，年齡45～68 歲，平均年齡57.69 歲，體重49～98 kg，平均體重67.69 kg，身高150～167 cm，平均身高156.62 cm。ⅠB 期3 例，ⅡA 期9 例，ⅡB 期1 例。本研究經醫院倫理委員會審核批準，所有受試者均知情并簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標準 納入標準：①東部腫瘤協作組（eastern cooperative oncology group，ECOG）體力狀況評分0～2 分；②宮頸癌子宮+雙側附件切除術后；③年齡18～70 歲。排除標準：①Ⅲ～Ⅳ度骨髓抑制；②既往潰瘍性結腸炎、原發膀胱炎；③既往接受直腸、膀胱手術；④碘造影劑過敏；⑤遠處轉移。

1.3 方法

1.3.1 定位方法 行盆腔CT 定位前及每次治療前1 h排空尿液，飲用500 ml 水充盈膀胱[5]。每日固定時間排便，以實現治療重復性。定位時患者仰臥位，頭墊B/C 枕，雙手抱肘于額前，采用體部低溫熱塑膜聯合體板（華光普泰，HYX-UTS-CM）固定。應用CT 模擬定位機（荷蘭飛利浦，Brilliance 16 排螺旋CT）行模擬定位增強掃描，掃描范圍為腰1 椎體上緣到坐骨結節下5 cm，層厚3 mm，層間距3 mm。掃描圖像由MOSAIQ 網絡傳輸至Monaco（瑞典醫科達，V5.11.03）治療計劃系統，進行靶區勾畫和治療計劃設計。

1.3.2 CBCT 掃描 治療前利用加速器機載XVI 系統實施kV 級CBCT 掃描，掃描條件：準直器：M20，濾線器：F1，順時針掃描-180°～180°，180°/min，掃描條件120 Kv，1056 mAs，劑量率600 Mu/min，掃描幀數5.5 Hz，圖像重建矩陣數1024×1024，輻射劑量為22 mGy。所有患者每周進行1 次CBCT 掃描，其中12 例患者各行5 次有效CBCT 圖像掃描，1例患者行4 次有效CBCT 圖像掃描，共獲取64 幅CBCT 圖像。

1.3.3 CBCT 圖像配準 采集CBCT 圖像與定位CT圖像配準，配準范圍：全體廓范圍，即CBCT 掃描的整體圖像范圍[6，7]。配準方法：采取骨性配準及灰度配準兩種方法分別進行圖像配準。配準參考點：計劃等中心點。配準后獲得6 維治療床x（左右）、y（頭腳）、z（前后）軸及分別以x、y、z 軸旋轉形成相應的Rx、Ry、Rz旋轉方向上的擺位誤差數據，平移坐標軸分別以左、頭、前為正，旋轉坐標軸以順時針方向為正，反之為負。

1.4 統計學方法 采用SPSS 24.0 軟件進行數據分析，計量資料以（）表示，不同配準方式擺位誤差數據比較采用兩個配對樣本的Wilcoxon 符號秩和檢驗，不同坐標軸擺位誤差比較采用多個獨立樣本的秩和檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 骨性配準 考慮方向時在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.07±0.29）cm、（-0.26±0.75）cm、（-0.01±0.21）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉誤差分別為（0.47±1.61）°、（-0.44±1.09）°、（-0.38±1.53）°，不考慮方向時在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.25±0.17）cm、（0.64±0.46）cm、（0.15±0.15）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉誤差分別為（1.17±1.19）°、（0.89±0.76）°、（1.20±1.02）°，見圖1。x、y、z 軸上0.3 cm以內的擺位誤差分別占70.31%、35.94%、93.75%，Rx、Ry、Rz軸上3°以內的擺位誤差分別占93.75%、96.88%、92.19%，見圖2。平移誤差：y 軸＞x 軸＞z 軸，差異有統計學意義（Z=-4.606、3.139，P＜0.05）。

圖1 宮頸癌術后患者擺位誤差圖

2.2 灰度配準 考慮方向時在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.07±0.19）cm、（-0.09±0.46）cm、（-0.16±0.17）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉誤差分別為（0.73±0.83）°、（-0.52±0.43）°、（0.07±1.12）°，不考慮方向時在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.17±0.11）cm、（0.35±0.31）cm、（0.20±0.13）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉誤差分別為（0.78±0.78）°、（0.59±0.33）°、（0.82±0.76）°，見圖1。x、y、z 軸上0.3 cm以內的擺位誤差分別占92.19%、73.44%、96.88%，Rx、Ry、Rz軸上3°以內的擺位誤差分別占95.31%、100.00%、98.44%，見圖2。平移誤差：y 軸＞x 軸，差異有統計學意義（Z=-3.333，P＜0.05）。

圖2 宮頸癌術后患者擺位誤差頻數圖

2.3 宮頸癌術后患者CBCT 圖像不同配準方式擺位誤差比較 掃描獲取擺位誤差數據不符合正態分布，行非參數檢驗，在x、y、z 軸及Rx、Ry、Rz軸上骨性配準與灰度配準比較，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 宮頸癌術后患者CBCT 圖像不同配準方式擺位誤差比較（）

表1 宮頸癌術后患者CBCT 圖像不同配準方式擺位誤差比較（）

3 討論

患者在放療過程中存在著治療體位與定位體位在三維空間坐標系中的平移和旋轉擺位誤差[8]。擺位誤差分為系統誤差和隨機誤差，系統誤差為實際治療和模擬定位間的差異，體現了患者治療過程中分次間治療位置重復性差異；隨機誤差隨機誤差多由患者位置及器官運動變化引起，體現了分次內治療時重復性差異[9，10]。與此對應，造成擺位誤差因素也可歸納為兩類，一類為設備因素，即放療設備和材料造成的誤差，相當于系統誤差；另一類為人為因素，即患者和技術員治療擺位所造成的誤差，相當于隨機誤差[5，11]。

IGRT 技術可實現擺位誤差的在線或離線校正，圖像配準是IGRT 的關鍵技術環節之一，圖像配準技術的精確性直接關系到位置校準的可靠性，從而影響臨床治療療效以及危及器官的受量[12，13]。許峰等[14]利用IGRT 研究不同部位腫瘤的擺位誤差，頭頸部腫瘤均采用骨性自動匹配，胸部腫瘤采用軟組織自動匹配，腹盆部匹配采用骨性或軟組織匹配，數據顯示擺位誤差在x、y、z 方向分別為頭頸部（-0.3±1.5）、（-0.3±1.6）、（0±1.3）mm，胸部（-0.6±2.9）、（-0.2±5.6）、（0.7±3.2）mm，腹盆部（-0.8±2.1）、（-0.3±5.9）、（0.1±2.6）mm，顯示不同部位腫瘤的放療隨機誤差在頭腳方向均大于其他方向。本研究顯示頭腳方向擺位誤差為（-0.26±0.75）cm（骨性配準），而0.3 cm以上的擺位誤差占比高達64.06%，高于其他方向，與文獻報道類似。可能與患者左右方向由體膜固定，前后方向受治療床限制，而頭腳方向則無剛性限制等因素有關。

Astreinidou E 等[15]發現1°的旋轉誤差對原發性腫瘤的覆蓋無影響，但對選擇性淋巴結的覆蓋有輕微影響。Fu W 等[16]研究顯示旋轉角度誤差即使達到3°，等效均勻劑量和腫瘤控制率的變化仍在2%以內，對諸如直腸和膀胱等敏感結構的影響也可以忽略不計。王占宇等[17]研究顯示頭頸部腫瘤3 mm 和3°內單一方向擺位誤差對靶區和危及器官影響有限。本研究不同配準方式得出旋轉誤差大多數在2°以內，Rx和Rz方向誤差稍大，平均為1.2°左右，故對靶區及危及器官的影響不大。從數據中可以看出，第6 例患者Rx軸和第13 例患者Rz軸向分次間擺位誤差均高于其他患者，經進一步分析，考慮原因為行CT 定位時因患者不熟悉體位或情緒緊張所致的擺位誤差較大，而后續治療時熟悉了放療過程，體位更加放松自如，與技術員配合更加默契。也提示臨床醫師校位時應注意觀察，必要時可選擇重新定位以減小擺位誤差。

圖像配準的精度受多種因素的影響，主要包括所配準圖像的質量、不同配準算法和不同配準范圍及方式等[6，7]。既往多項研究表明[6，18，19]，乳腺、肺、肝部腫瘤配準多以灰度配準為主，而頭頸部腫瘤則以骨性配準為主[14，20]，原因可能與腫瘤周圍感興趣區的組織類型有關，乳腺、肺、肝感興趣區多為軟組織器官且活動度較大，頭頸部腫瘤的感興趣區主要為骨骼屬剛性結構，位置相對固定，因此采用不同配準參考方式。對于宮頸癌的放射治療而言，采用骨性配準和灰度配準的都有[3，4]。從本研究可以看出，宮頸癌術后放射治療采用骨性配準，擺位誤差差異較大，而采用灰度配準得出的擺位誤差則更多集中在3 mm 及1°以內，數據差異較小。統計學分析表明，兩者之間的差異有統計學意義，表明宮頸癌術后放療骨性配準與灰度配準之間差異不容忽視。考慮與盆腔特殊解剖結構及靶區設置有關，照射靶區以宮旁、陰道殘端及盆腔淋巴引流區的預防照射為主，其解剖位置基本與盆腔諸骨毗鄰，照射范圍與位置相對固定；而危及器官則以膀胱、直腸等軟組織器官為主，放療分次間解剖位置偏差可能較大。宮頸癌術后放療建議采用骨性配準，以達到更好的靶區覆蓋和精準性。而灰度配準可能會使膀胱、直腸等危及器官得到更好的保護，但是會造成靶區漏照。

綜上所述，宮頸癌放療患者由于放療范圍大，解剖結構復雜，擺位誤差相對較大。采用IGRT 技術可有效糾正擺位誤差，提高放療精度及治療效果。宮頸癌術后放療建議采用以骨性配準方法，以期獲得更為準確的擺位誤差。